許云鵬

【摘 要】在視覺(jué)藝術(shù)創(chuàng)作活動(dòng)中，實(shí)拍與利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行視覺(jué)設(shè)計(jì)相結(jié)合來(lái)呈現(xiàn)畫(huà)面已經(jīng)越來(lái)越普遍，無(wú)論是電影、電視節(jié)目、宣傳片，還是一些個(gè)人拍的自?shī)首詷?lè)的小視頻，都越來(lái)越多地運(yùn)用到攝像機(jī)反求技術(shù)。本文對(duì)攝像機(jī)反求技術(shù)及其軟件應(yīng)用進(jìn)行分析研究。

【關(guān)鍵詞】攝像機(jī)? ?反求技術(shù)? ?軟件程序

攝像機(jī)反求在影視后期合成中有著非常重要的作用，就是通過(guò)分析連續(xù)畫(huà)面的特點(diǎn)，求得跟蹤點(diǎn)，然后再分析跟蹤點(diǎn)，根據(jù)透視原理，用軟件計(jì)算出攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、焦距以及空間信息等，目的是讓三維和實(shí)拍素材能有一個(gè)完美的融合。

比如，我們?cè)诘孛嫔戏胖靡粋€(gè)模型，如果在拍攝時(shí)攝像機(jī)保持靜止不動(dòng)，則不需要進(jìn)行攝像機(jī)反求，直接合成上去就可以了。但如果攝像機(jī)有運(yùn)動(dòng)，則視頻畫(huà)面是不斷發(fā)生變化的，而模型的空間位置卻未發(fā)生變化，畫(huà)面就會(huì)很不真實(shí)不好看，所以，我們必須要讓模型也跟著攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)一起動(dòng)起來(lái)，并且跟背景畫(huà)面相應(yīng)地結(jié)合到一起。攝像機(jī)反求就是通過(guò)軟件對(duì)實(shí)拍的畫(huà)面進(jìn)行分析，推算出跟蹤點(diǎn)，再利用算出的跟蹤點(diǎn)的一些特征，在三維軟件中來(lái)推算出攝像機(jī)真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及相應(yīng)的空間信息、鏡頭參數(shù)等，再利用合成軟件進(jìn)行合成。

常用的攝像機(jī)反求軟件有AE、C4D、Mocha、PFtrack、BOUJOU、Nuke、Syntheyes、3DEqualizer等。

在進(jìn)行攝像機(jī)反求之前，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)跟蹤的目標(biāo)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。首先，要對(duì)素材進(jìn)行分析，攝像機(jī)是固定在三角架上的，還是運(yùn)動(dòng)的？它的焦距有沒(méi)有變化？它的質(zhì)量如何，有沒(méi)有變形，需不需要穩(wěn)定？這些都要明確。其次，要在素材中添加什么元素，是換天、換地、換建筑，還是加雪霧火爆炸等特效，在什么位置都要清楚。這樣在進(jìn)行跟蹤的時(shí)候，哪些地方是重點(diǎn)，哪些地方需要手動(dòng)添加跟蹤點(diǎn)，方能做到心中有數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)拍攝時(shí)一定要注意兩點(diǎn)：一是快門(mén)不能太低，否則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)模糊。二是光圈不能太大，光圈過(guò)大會(huì)導(dǎo)致淺景深，加大追蹤難度，并不利于加追蹤元素。同時(shí)還要保證合適的光照、保證低噪點(diǎn)，并貼一些跟蹤點(diǎn)，便于后期跟蹤。

一般合成軟件中的跟蹤都是2D跟蹤，得到某一處的跟蹤數(shù)據(jù)從而進(jìn)行畫(huà)面的替換、場(chǎng)景的修復(fù)等工作，而這幾款軟件也是通過(guò)2D跟蹤但是得到的卻是攝像機(jī)的信息，比如位置、運(yùn)動(dòng)方向，從而輸出到3D軟件中能夠進(jìn)行三維元素的添加。當(dāng)然，既然這些軟件進(jìn)行的也是2D跟蹤，自然也可以將這些數(shù)據(jù)輸出到合成軟件中進(jìn)行使用。每個(gè)軟件程序處理復(fù)雜計(jì)算的方式都略有不同。有些軟件會(huì)自動(dòng)完成大部分過(guò)程，而另一些軟件會(huì)給操作者更多的控制權(quán)。本人對(duì)常用的一些攝像機(jī)反求軟件的使用體會(huì)是：

AE，內(nèi)置的跟蹤是最常用的，也是相對(duì)簡(jiǎn)單的，只需要將素材導(dǎo)入AE，在跟蹤器中選擇跟蹤攝像機(jī)便可以求出很多跟蹤點(diǎn)，適用于一些相對(duì)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，做一些簡(jiǎn)單的字體跟蹤或者圖形跟蹤，比較節(jié)省時(shí)間。但對(duì)于一些稍微復(fù)雜的場(chǎng)景，AE內(nèi)置的跟蹤功能就無(wú)法駕馭了。

Mocha Pro，是一款優(yōu)秀的面追蹤軟件，因?yàn)橛蠥E內(nèi)置插件，所以可以直接在AE中打開(kāi)，如果經(jīng)常使用AE，這點(diǎn)是非常方便的。同時(shí)因?yàn)樗且粋€(gè)2.5D軟件，并不是真正的3D攝像機(jī)反求軟件，所以常用于屏幕追蹤替換以及人像、物體的摳像。

Cinema4D，新版本內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)跟蹤可以應(yīng)付大多數(shù)的跟蹤畫(huà)面，并且有“遮罩約束”這樣方便的工具。此外，對(duì)于鏡頭畸變，C4D有很好的解決方案，同時(shí)因?yàn)檐浖旧硎莾?yōu)秀的三維軟件，可以很方便地做一些三維與實(shí)拍相結(jié)合的畫(huà)面，不需要額外購(gòu)買(mǎi)其他攝像機(jī)反求軟件，并且簡(jiǎn)化了工作流程。

BOUJOU，這款軟件被稱(chēng)為世界上第一個(gè)商業(yè)性的全自動(dòng)商業(yè)攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)，以跟蹤精度高，操作簡(jiǎn)單而著稱(chēng)。在以前，非常多的電影以及影視后期制作公司利用它來(lái)進(jìn)行后期的3D跟蹤，這款軟件可調(diào)節(jié)的參數(shù)并不多，使用過(guò)程中感覺(jué)跟蹤精度比AE與C4D高。但對(duì)中文支持不好，需要全部在英文路徑下操作。

Nuke，幾乎國(guó)內(nèi)外包括好萊塢的影視劇都是以Nuke作為主流的軟件，在影視后期領(lǐng)域，Nuke是作為一個(gè)合成師必須掌握的。軟件本身配有內(nèi)置的3D跟蹤器和2.5D平面跟蹤器，Nuke的3D跟蹤器也可以作為After Effects插件使用，與AE一樣，因?yàn)槠浔旧頌閺?qiáng)大的節(jié)點(diǎn)軟件，可以跟蹤合成一并完成。本身有點(diǎn)追蹤、平面追蹤，但只能跟蹤單個(gè)物體，無(wú)法做復(fù)合跟蹤。比方說(shuō)A是前景物體，B是背景，C是攝像機(jī)，那么Nuke是無(wú)法同時(shí)將A與C跟蹤反求出來(lái)的。

Syntheyes，后起之秀，操作簡(jiǎn)單，而且解算能力很強(qiáng)，有一些獨(dú)特的功能如網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、特殊綠屏分析、3D穩(wěn)定、camera holds等，與PFtrack一起廣泛應(yīng)用于影視行業(yè)，也是非常好用的跟蹤反求軟件。

PFtrack，是功能非常強(qiáng)大的攝像機(jī)跟蹤軟件，它有兩個(gè)比較突出的特點(diǎn)，一是它使用node-based工作流程，非常適合這種后期特效類(lèi)鏡頭，二是它的geometry tracking也是一大突出特色，對(duì)于頭部以及面部跟蹤有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但要手動(dòng)調(diào)整的參數(shù)比較多，運(yùn)算時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，操作比較復(fù)雜。同時(shí)它的各方面能力比較均衡，可以做點(diǎn)追蹤、幾何體跟蹤、運(yùn)動(dòng)捕捉等，精度很高。

3DEqualizer，可以做點(diǎn)跟蹤、攝像機(jī)跟蹤、運(yùn)動(dòng)捕捉，可以說(shuō)它是非常全面的，雖然操作相對(duì)比較繁瑣，但其追蹤內(nèi)核非常優(yōu)秀，只要思路正確，可以得到精度極高的追蹤數(shù)據(jù)，也是目前很多電影的首選。

無(wú)論什么軟件，在跟蹤過(guò)程中，都要盡量做到以下幾個(gè)方面：

1.不要添加過(guò)多的跟蹤點(diǎn)。2.時(shí)刻盯緊跟蹤點(diǎn)。3.注意跟蹤點(diǎn)在畫(huà)面邊緣的狀態(tài)。4.適當(dāng)?shù)卣{(diào)整跟蹤器的大小。5.使用原始分辨率來(lái)進(jìn)行跟蹤。

縱觀整個(gè)后期流程中，攝像機(jī)反求只是第一步，還有對(duì)空間坐標(biāo)系的修正，重建場(chǎng)景，重建燈光系統(tǒng)，合理的分層渲染，最后是AE或者Nuke的合成，添加景深、運(yùn)動(dòng)模糊等，但所有的這一切，都是建立在跟蹤點(diǎn)是否準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上的。

有時(shí)跟蹤出的最終結(jié)果，也就是所謂的“攝像機(jī)解決方案”，對(duì)于場(chǎng)景來(lái)說(shuō)是不正確的，為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天來(lái)逐幀地解決，而這時(shí)換其他軟件有時(shí)卻可以更快地提供更好的解決方案。所以，對(duì)于進(jìn)行攝像機(jī)反求來(lái)說(shuō)，沒(méi)有一個(gè)軟件是完美的，也不是每一個(gè)軟件都適用于所有畫(huà)面。所以在后期制作過(guò)程中不要局限于某一個(gè)軟件，而是要對(duì)每一個(gè)軟件有一定的了解，熟悉它們的特性，在進(jìn)行反求的時(shí)候，根據(jù)畫(huà)面特點(diǎn)，不斷地反復(fù)嘗試，用不同的反求軟件來(lái)解決特定類(lèi)型的跟蹤。